FÍSICA MÓDULO 19 MAGNETISMO. Professor Ricardo Fagundes

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2 FÍSICA Professor Ricardo Fagundes MÓDULO 19 MAGNETISMO

3 INTRODUÇÃO AO MAGNETISMO Sabemos que partículas eletricamente carregadas produzem campo elétrico. Se essas partículas carregadas estiverem se movendo (como um elétron ao redor do núcleo) produzirão, além de campo elétrico, campo magnético (B). Essa é a origem do campo magnético, cargas elétricas em movimento. Não existem cargas magnéticas, possíveis geradoras de campo magnético. Nada disso, apenas cargas elétricas em movimento. Assim como cargas de sinais opostos se repelem, podemos usar essa analogia para entendermos o que acontece com os ímãs. Vamos estudar tipos de ímãs e seus detalhes daqui há pouco. Por hora temos que saber que um ímã é um material que gera campo magnético e que todo ímã apresenta duas polaridades: norte e sul. Dois ímãs com as faces opostas se atraem. Já se estiverem voltados com a mesma polaridade, irão se repelir. Existe uma diferença entre indução magnética B e campo magnético H, porém essa diferença não aparece nos nossos concursos.

4 Entenda que não existe um ímã com apenas um polo. Todo ímã é constituído de metade norte e metade sul. Esse é o princípio da inseparabilidade dos polos. Alguns físicos se dedicaram na busca pelo monopolo magnético. Essa ideia surgiu com força com o Dirac. Até hoje existem pesquisas sobre monopolos, mas nunca foram encontrados. O que acontece, então, se quebrássemos um ímã em pedaços? A resposta é simples: teríamos novos ímãs, mantendo a ordem dos polos igual ao original: Veja a figura acima. Tínhamos um ímã com polaridades norte a esquerda e sul à direita. Ao quebra-lo teremos vários ímãs com polaridades norte a esquerda e sul à direita.

5 Observe as linhas de indução magnéticas geradas em um ímã: As linhas saem do polo norte e chegam ao polo sul. Sempre esse sentido. Do norte ao sul.

6 MAGNETIZAÇÃO DE MATERIAIS Certos materiais, dependendo dos átomos que os constituem, sofrem bastante influência de campos magnéticos ao seu redor. Por exemplo, o ferro. Não existe material cujas propriedades magnéticas são mais impressionantes e de fácil visualização. Basta colocar um ferro diante de um ímã que saberemos o resultado. O níquel também sofre atração por ímãs (coloque uma moeda perto de um ímã e verá que se atrairão). Esses materiais são chamados de ferromagnéticos. Porém, como todos os átomos são constituídos de elétrons, que se movem ao redor do núcleo, gerando um campo magnético, todos os materiais sofrem uma interação quando expostos a um campo magnético externo (como quando colocados próximos a um ímã). A grande maioria, os efeitos são tão desprezíveis que não consigamos observar na temperatura ambiente e com ímãs comuns. Podemos usar ímãs fortes com um dos polos pontiagudos para verificarmos esse fenômeno:

7 ÍMÃS Um íma é qualquer objeto que gere um campo magnético a sua volta. Existem vários tipos de ímãs. Os naturais, por exemplo, como os feitos de magnetita (óxido de ferro Fe 3 O 4 ) ou os mais famosos, feitos de neodímio, que podem ser facilmente encontrados para vender. São bem poderosos e baratos, porém quebram com certa facilidade. Detalhe importante: como sabemos a temperatura influencia na magnetização. Se um ímã de neodímio estiver sob temperaturas altas (acima de 400 K) irá perder a sua magnetização. É possível também magnetizarmos um pedaço de alumínio, por exemplo. Se pegarmos um ímã de neodímio, por exemplo, e o abandonarmos em um tubo de alumínio, perceberemos que o ímã cairá com velocidade constante. Veremos com mais detalhes esse efeito (freio magnético), mas, resumindo, o fato de um ímã descer no meio desse tubo o magnetizará. Uma vez que o ímã saia do tubo, a magnetização cessará. Podemos dizer, então, que materiais paramagnéticos, como o alumínio e o cobre, podem se tornar ímãs temporários. Se o tubo fosse de nylon esse efeito não aconteceria, já que esse material apresenta uma magnetização desprezível se comparado com a do cobre ou a do alumínio.

8 Outro tipo de ímã que estudaremos são os eletroímãs. Na verdade o efeito citado acima é o mesmo aqui. Como sabemos cargas elétricas me movimento geram campo magnético, portanto, em um circuito, os fios geram campos magnéticos. Veja a figura abaixo:

9 BÚSSOLA A bússola é um instrumento composto por uma agulha magnetizada. Foi o objeto mais importante na Era das Grandes Navegações. Ela funciona com um princípio básico: a agulha é bem leve e fina, podendo girar livremente ao redor do seu centro de massa. Por ser fina o campo fica mais intenso nas pontas, fazendo com que a agulha gire na presença de um campo externo, mesmo que fraco. Seu norte irá sofrer atração pelo sul de um campo magnético externo. A pergunta é: Se a agulha se movia no meio do oceano, alguma coisa gera um campo naquele local. Então quem estaria gerando esse campo externo? A resposta é: A Terra. O nosso planeta é um grande ímã que gera um campo magnético fraco, mas é o suficiente para sensibilizar a agulha da bússola.

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11 LEI DE FARADAY LENZ Na figura abaixo temos dois circuitos independentes. O da direita, de azul, temos uma bateria conectada a uma espira. O da esquerda, apenas uma espira e um amperímetro. O que acontecerá ao conectarmos a chave?

12 FREIO MAGNÉTICO

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